感官神经科学

感官神经科学是神经科学的一个子领域，它探索神经元的解剖结构和生理学，这些神经元是视觉，听觉和嗅觉等感觉系统的一部分。 引入刺激后，大脑感觉区域的神经元通过激发一种或多种神经冲动（动作电位）对刺激作出反应。 动作电位的速率，时间和方式如何编码有关外界的信息？ 目前，人们对这种所谓的神经密码知之甚少，而感官神经科学在试图解密该密码方面起着重要作用。 观察早期的感觉处理是有利的，因为“更高”的大脑区域（例如，涉及记忆或情感的大脑区域）包含编码更多摘要描述的神经元。 但是，希望有统一的原则来控制大脑如何编码和处理信息。 总体上，研究感觉系统是作者理解脑功能的重要踏脚石。



内容
1 典型实验
1.1 单神经元实验
2 感受野估计
2.1 自然刺激
3 参考

典型实验
感官神经科学中的典型实验包括在对实验对象的大脑进行监视的同时，向实验对象引入一系列相关刺激。可以通过非侵入性手段（例如功能性磁共振成像（fMRI）或脑电图（EEG））或通过更具侵入性的手段（例如电生理学），使用电极来记录单个神经元或神经元组的电活动来完成此监视。 fMRI测量与神经活动水平相关的血流变化，并提供低时空分辨率，但确实提供了整个大脑的数据。相反，电生理学提供了很高的时间分辨率（可以分辨单个尖峰的形状），并且可以从单个细胞中获取数据。这很重要，因为计算是在单个神经元的树突内进行的。

单神经元实验
在大多数中枢神经系统中，神经元通过互相传递动作电位（俗称“尖峰”）进行专门的交流。因此，认为感觉神经元编码的有关外界的所有信息都可以通过其尖峰模式来推断。当前的实验技术不能无创地测量单个峰值。

一个典型的单个神经元实验将包括隔离一个神经元（即，导航神经元，直到实验者发现一个神经元，该神经元响应于要呈现的刺激类型而出现尖峰，并（可选）确定观察到的所有尖峰确实已经到来。来自单个神经元），然后提出刺激方案。因为神经反应固有地是可变的（也就是说，它们的突增模式可能不仅取决于所呈现的刺激，尽管并非所有这种变异都可能是真实的噪声，因为所呈现的刺激以外的因素可能会影响正在研究的感觉神经元），通常重复相同的刺激方案很多次，以感受神经元可能具有的变异性。一种常见的分析技术是研究神经元的平均时变放电率，称为刺激后时间直方图或PSTH。[1]

感受野估计
感官神经科学的一个主要目标是试图估计神经元的感受野。也就是说，试图确定哪些刺激会导致神经元以何种方式点火。查找感受野的一种常见方法是使用线性回归来找出通常导致神经元兴奋或沮丧的刺激特征。由于感觉神经元的感受野可以随时间（即刺激与其对神经元产生的影响之间的潜伏期）和某个空间维度（视觉和躯体感觉细胞的字面空间）而变化，而其他“空间”维度（例如听神经元的声音频率），时空时空感受场或STRF一词通常用来描述这些感受场。[2]

自然刺激
感官神经科学的最新趋势之一是采用自然刺激来表征感觉神经元。有充分的理由相信，感觉系统存在进化压力以能够很好地代表自然刺激，因此感觉系统可能表现出对自然刺激的最相关的行为。由于自然刺激的数学描述比简单的人工刺激（例如简单的语调或听觉中的咔嗒声或视觉上的线条图案）复杂，因此，自然而然地减慢了在官僚自然科学中采用自然刺激的速度。现在可以使用免费软件来帮助对估计感受野感兴趣的神经科学家解决使用自然刺激的难题。

感官神经科学也被用作自下而上的研究意识的方法。例如，克里克和科赫（Crick and Koch（1998））研究了视觉和重塑，[3]并提出了实验以检验这一研究流中的各种假设。

另见
Efficient coding hypothesis
Multisensory integration
参考
Budai, D. (Mar 1994). "A computer-controlled system for post-stimulus time histogram and wind-up studies". J Neurosci 方法. 51 (2): 205–11. doi:10.1016/0165-0270(94)90012-4. PMID 8051951.
Theunissen, FE.; David, SV.; Singh, NC.; Hsu, A.; Vinje, WE.; Gallant, JL. (Aug 2001). "Estimating spatio-temporal receptive fields of auditory and visual neurons from their responses to natural stimuli" (PDF). Network. 12 (3): 289–316. doi:10.1080/net.12.3.289.316. PMID 11563531.
Crick, F.; Koch, C. (Mar 1998). "Consciousness and neuroscience". Cereb Cortex. 8 (2): 97–107. doi:10.1093/cercor/8.2.97. PMID 9542889.